A型分子筛膜的研究进展*

本文简述了分子筛膜的发展概况, 总结了A 型分子筛膜的制备方法、制备过程中各种因素对成膜的影响、A 型分子筛膜的形成机制, 并对评价分子筛膜的手段(XRD、SEM、气体渗透) 和A 型分子筛膜的应用(渗透汽化、膜催化) 进行了分析。     

变温晶化合成高渗透率ZSM-5沸石膜

沸石分子筛膜的分离性能优异 ,在膜反应器方面具有巨大的应用前景 ,使得在十多年的时间里 ,对其的研究取得了长足进展 .渗透率与选择性是沸石膜发展过程中一对相互制约的矛盾 ,只有当其具有较高渗透率和良好的选择性时 ,才能体现出优势 .因此 ,在不降低选择性的前提下 ,提高膜的渗透率便成为研究的重点 .迄今为止 ,国内外研究者们分别采取不同措施以合成高渗透率的 ZSM- 5沸石膜 ,如合成小晶粒分子筛以减小膜厚 [1] ,在载体孔内预设置扩散栏以阻碍沸石晶粒在孔内生成 [2 ] ;在中孔载体表面合成沸石膜 [3～ 5]等 ,但渗透结果表明 ,气体的渗…     

有机功能化α-Al2O3陶瓷中空纤维表面合成高性能分离氢用NaA分子筛膜

通过浸渍3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(ADMS)对α-Al₂O₃中空纤维载体进行有机功能化改性, 使载体表面带正电, 利用NaA分子筛晶种负电性与功能化载体之间的静电吸附机理进行预涂晶种, 采用微波加热-二次生长法于载体表面合成了NaA分子筛膜. 采用X射线衍射(XRD)、zeta 电位、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段和气体渗透实验对NaA分子筛膜进行了表征. 考察了未改性NaA分子筛膜与改性NaA分子筛膜的形貌、结构和气体渗透性能差异. XRD结果表明载体表面只有NaA分子筛生成; zeta 电位分析表明NaA分子筛晶种及分子筛前驱体与有机功能化载体电位相反, 存在静电吸附作用; SEM结果显示改性NaA分子筛膜表面颗粒相互联结呈孪生态, 膜厚约5 μm, 膜层致密、均匀、平整; 在不同温度下对H₂、O₂、N₂和C₃H₈进行气体渗透测试,35 °C条件下改性NaA分子筛膜对H₂的渗透率仅为3.6×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1, 较未改性NaA分子筛膜的渗透率(4.0×10^-7 mol·m^-2·s^-1·Pa^-1)低, 而改性NaA分子筛膜的H₂/C₃H₈理想分离系数则高达11.25, 远大于未改性NaA分子筛膜的H₂/C₃H₈理想分离系数(5.06).     

T型及KA分子筛膜的制备、修复及其天然气脱水蒸气性能研究

天然气在长距离输送之前必须进行脱水蒸气,膜分离法是天然气脱水蒸气的有效方法,其中膜材料是关键,而分子筛膜因具有均一的孔径、规则的孔道、良好的稳定性而备受关注。本研究选择孔径为3-5 μm,直径为2 cm的圆片状多孔氧化铝陶瓷作为成膜基底,通过在基底上预涂晶种后原位生长得到了T型和NaA分子筛膜,NaA分子筛膜进一步经过金属离子交换获得了KA分子筛膜,最后将两种分子筛膜应用于水蒸气含量为3.5%的甲烷气体(作为模型天然气)进行天然气脱水蒸气实验。研究结果表明,T型及KA分子筛膜对模型天然气脱水蒸气的H₂O/CH₄选择性分别为2.80和3.16。进而采用表面涂层法对分子筛膜中的缺陷进行了修复,从而有效提高了其模型天然气脱水蒸气性能,修复后的T型及KA分子筛膜的H₂O/CH₄选择性分别达到了10.52和17.71,水蒸气的渗透系数分别为104397 Barrer和28200 Barrer,甲烷损失率分别仅为2%和1%,修复后的两种分子筛膜皆具有良好的稳定性。     

六方沸石分子筛催化剂用于异丁烷与丁烯的烷基化

异构烷烃与烯烃的烷基化是炼油装置制备高辛烷值汽油添加剂的重要途径.目前传统工艺仍使用矿物酸如硫酸或氢氟酸作催化剂,由于该工艺存在着产物分离困难、设备腐蚀严重及环境污染问题,从60年代起国内外开始致力于新型固体酸催化剂的研究与开发工作,已报道的有离子交换树脂[1]、分子筛催化剂[2]及SO=4/MxOy型催化剂[3]等,在分子筛催化剂中已报道的有立方沸石[4]β-分子筛[5]、ZSM系列[5]、分子筛[5]、蒙脱石[5]及MCM-22[6]等,这些催化剂的共性是催化活性较高,但失活较快.目前对分子筛催化剂的研究主要集中在改进的立方沸石体系,而六方沸石催化剂催化异丁烷与丁烯烷基化反应尚未见报道.     

自堆积纤维状TS-1分子筛的常规水热合成

<正>研究[1-2]表明分子筛的催化、吸附、分离性能在很大程度上取决于其尺寸和形貌。近年来,人们越来越多的关注于精确控制晶粒的尺寸、形态和取向[3-11]。在所有沸石分子筛中,由于MFI型分子筛具有独特的孔道结构且应用广泛,目前的研究主要集中     

离子热法合成AEL磷酸铝分子筛膜及其机理研究

以δ-氧化铝为基底和铝源, 使用离子热基底自转晶法, 在[EMIm]Br离子液体中合成了AEL磷酸铝分子筛膜. 采用X射线(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法对所得的AEL分子筛膜进行了表征, 研究了合成条件对膜的影响. 研究发现在氢氟酸和磷酸离子液体混合溶液中一步反应可以合成c轴高度取向的AEL分子筛膜, 在氢氟酸和磷酸离子液体溶液中分别顺序两步反应可以合成无取向的AEL分子筛膜. 离子热基底自转晶法分子筛膜的形成符合固相转化机理, 氟离子可以促进分子筛膜的生长, 并影响分子筛膜的取向.     

基于压电陶瓷的A型分子筛膜合成与吸附性能

无铅压电陶瓷0.8Na_0.5Bi_0.5TiO₃-0.2K_0.5Bi_0.5TiO₃表面采用化学改性预涂晶种作为基底,分别以微乳和澄清溶液法在基底上水热晶化合成了A型分子筛膜.通过XRD、SEM和FTIR对晶种及分子筛膜进行了表征,通过压电谐振法测量甲烷吸附性能.结果表明:微乳和澄清溶液法均合成单一A型分子筛相,1次合成分子筛膜的时间分别为6、9 h,通过不同镀膜次数生成A型分子筛膜的形貌、膜厚不同.经A型分子筛膜修饰压电振子后,其对甲烷气体的灵敏度可分别达到59 Hz/1%CH₄、68 Hz/1%CH₄.     

基于压电陶瓷的A型分子筛膜合成与吸附性能

无铅压电陶瓷0.8Na0.5Bi0.5TiO3-0.2K0.5Bi0.5TiO3表面采用化学改性预涂晶种作为基底,分别以微乳和澄清溶液法在基底上水热晶化合成了A型分子筛膜。通过XRD、SEM和FTIR对晶种及分子筛膜进行了表征,通过压电谐振法测量甲烷吸附性能。结果表明:微乳和澄清溶液法均合成单一A型分子筛相,1次合成分子筛膜的时间分别为6、9h,通过不同镀膜次数生成A型分子筛膜的形貌、膜厚不同。经A型分子筛膜修饰压电振子后,其对甲烷气体的灵敏度可分别达到59Hz/1%CH4、68Hz/1%CH4。     

气体分离分子筛膜

本文简述了气体分离分子筛膜的研究进展,总结了气体分离分子筛膜的制备方法、分子筛膜类型、气体分离性能及催化应用,分析了气体渗透测定方法和分离机理,对分子筛膜的发展提出一些建议。     

Nb@C_(36)结构和性能的密度泛函研究

用密度泛函方法,采用GGA/PW91方法对具有D6h对称性的C36及其衍生物Nb@C36进行结构优化和性能计算,探讨Nb@C36稳定构型;存在的可能性及稳定性;以及Nb掺杂对C36结构及性能的影响.结果表明,Nb位于C36主轴上偏离中心0.1 nm时,Nb@C36能量最低,结构最稳定;Nb掺杂引起笼的局部畸变,但Nb@C36仍保持完整笼型结构.Nb@C36稳定性较C36有所提高,具有存在的可能性.Nb原子嵌入C36使其禁带宽度略有减小,导电性及化学反应活性有所提高;费米能级下降,但仍处于禁带之间,二者均属半导体性质的材料.C36结构及性能的变化与Nb所处的位置及Nb与C36笼之间的电子迁移有关.     

C36衍生物C36H12和C36X12簇分子的理论研究

采用从虎ＨＦ／ＳＴＯ－３Ｇ方法,对３６及其衍生物Ｃ３６Ｈ１２和Ｃ３６Ｘ１２（Ｘ＝Ｆ,Ｃｌ,Ｂｒ,Ｉ）进行计算研究,讨论了Ｃ３６Ｈ１２和Ｃ３６Ｘ１２簇分子几何结构随卤素Ｘ原子序数变化的规律,分子的稳定性及电荷转移情况,结果表明,Ｃ３６Ｈ１２和Ｃ３６Ｆ１２在所有簇分子中是较为稳定的。     

金属富勒烯Y＠C36结构和性能的密度泛函研究

采用Cerius 2中的GGA/PW91密度泛函方法对具有D6h对称性的C36及其衍生物Y＠C36进行结构全优化, 系统地分析了Y在C36笼内不同占位时系统的能量及稳定性等, 并在同一方法下对结构全优化后的C36和Y＠C36进行了能量、能级、态密度及光学性能分析, 研究了Y原子的嵌入对C36结构和性能的影响.     

晶化条件对MnAPO-36分子筛合成的影响

以拟薄水铝石、质量分数85%的正磷酸、四水合醋酸锰为原料,三正丙胺为模板剂,采用原位水热法合成了MnAPO-36分子筛,利用FT-IR、SEM、XRD、TG-DSC及NH3-TPD等方法对MnAPO-36分子筛进行了表征.考察了晶化温度和晶化时间对原位水热法合成MnAPO-36的结晶度的影响.研究结果表明,用三正丙胺为模板剂在水热条件下制备MnAPO-36分子筛,容易共生MnAPO-5的晶型.采用先在100℃晶化50 h,然后在150℃晶化24 h的两步晶化方法,能得到纯度相对较高的MnAPO-36.     

First‐principles conformational analysis of the C36H36 spheriphane,a prototype hydrocarbon host cage

Comprehensive B3LYP/6‐311G** electronic structure calculations establish that, unlike closely related species such as cyclophanes, the C₃₆H₃₆ spheriphane (heptacyclo[13.13.2^1,15.2^8,22.1^3,27.1^6,10.1^13,17.1^20,24] hexatriaconta‐1,3(33),6,8,10(34),13,15,17(35),20,22,24(36),27‐dodecaene) possesses only seven energetically distinct conformers, out of which five exist in enantiomeric pairs and two are achiral. These local energy minima are interrelated through an intricate net of 20 reaction paths involving single inversions at the ? CH₂? CH₂? bridges. In particular, the T and C₃ conformers, which are predicted to coexist in comparable concentrations at ambient temperatures, are linked through three consecutive single‐bridge inversions that proceed through the overall barrier of only 5.3 (kcal/mol). This barrier is compatible with coalescence temperatures well below those employed in the recently measured ¹H and ¹³C NMR spectra, explaining the observed lack of line splittings. Both the T→C₃ pathway and the racemizations of the low‐energy conformers involve C₁ and C₂ intermediates that are expected to be present in detectable amounts. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Comput Chem 22: 1279–1286, 2001     

富勒烯C36及其衍生物C36H2n的量子化学研究

应用密度泛函B₃LYP方法和从头算(abinitio)HF方法,在3-21G理论水平上,对具有C_2v,D_2d,D_3h和D_6h对称性的四种C₃₆异构体以及在保持D_2d,D_3h和D_6h对称性条件下形成的不同氢化物进行了量子化学计算,研究了它们在不同量子态时的分子几何构型和电子结构.结果表明,电子相关效应在C₃₆簇化合物的电子结构中起着重要作用.它们最稳定的结构是C₃₆的³A_2u量子态D_6h异构体,而C₃₆的氢化物是在D_3h异构体的C₂位置等同碳原子上形成的¹A_1'量子态氢化物C₃₆H₁₂.     

Density functional theory studies of Si36H36 and C36H36 nanocages

This work presents systematic studies of the possible classical structures of Si₃₆H₃₆ and C₃₆H₃₆ nanocages using density functional theory calculations. The computed structures, relative stabilities, and electronic properties of these silicon‐ and carbon‐based hydrides are investigated and compared. The results indicate that none of the Si₃₆H₃₆ or C₃₆H₃₆ nanocages exhibit a perfect spherical shape. Hydrogenated nanocages with higher number of adjacent pentagons are more stable and this observation is contrary to the trend of bare fullerenes. The hydrogenated small cages are energetically more favorable than large ones according to the obtained binding energies. Moreover, the energy levels, distributions, and irreducible representations of the frontier orbital for Si₃₆H₃₆ and C₃₆H₃₆ nanocages are also explored. Obvious localizations within the inner space of nanocages are detected for the lowest unoccupied molecular orbital of C₃₆H₃₆. © 2014 Wiley Periodicals, Inc.     

Potential of lichens for monitoring iodine-129 and chlorine-36

Chlorine-36 (half life 3.01 × 10⁵ year), a beta emitter, is produced naturally but its presence has been enhanced by atmospheric weapons testing and other nuclear activities. Iodine-129 has a half life of 1.57 × 10⁷ years and is also produced by nuclear activities, in particular fuel reprocessing. Many elements have a long biological half-life in lichens, which were thus investigated so as to assess their suitability for ³⁶Cl and ¹²⁹I monitoring. Lichens sampled between 1998 and 2008 were analysed for total chlorine, and selected samples were processed for ³⁶Cl measurement using Accelerator Mass Spectrometry (AMS); ¹²⁹I was analyzed by gamma spectrometry. Different aspects are discussed: long-term storage in lichens versus environmental mobility, levels in samples collected near a reprocessing facility, and potential for spatial and temporal monitoring.     

DFT Study of Adsorption of Diazinon,Hinosan, Chlorpyrifos and Parathion Pesticides on the Surface of B36N36 Nanocage and Its Fe Doped Derivatives as New Adsorbents

In this work, we used density functional theory with the Tkatchenko and Scheffler method to investigate the adsorption of diazinon, hinosan, chlorpyrifos, and parathion organophosphorus pesticides on the surface of B₃₆N₃₆ nanocage and its Fe doped derivatives. The assessments revealed that van der Waals interaction is a key factor in organophosphate adsorption on the surface of these nanocages as well as overlapping. The results of Fukui indices and atomic partial charges calculations indicated that these pesticides and nanocages act as nucleophile and electrophile, respectively, and the adsorption sites of all four organophosphates on these nanocages are thiophosphate groups, as well as the aromatic ring in diazinon, and the nitro group in parathion. In addition, the calculated adsorption energies yielded the best result for diazinon, and the best Fe doped B₃₆N₃₆ derivative for adsorbing organophosphates in aqueous solution is the one in which Fe atom is located in the boron position of the square ring of B₃₆N₃₆.     

MCM-36分子筛的合成及其苯与丙烯烷基化性能研究

分别从MCM-22和MCM-49前驱体出发合成了MCM-36分子筛, 在液-固固定床反应器上对MCM-36分子筛的苯与丙烯液相烷基化反应性能进行了评价. 由MCM-22前驱体出发合成的MCM-36(A) 结晶度良好, 比MCM-22具有更高比表面积和介孔孔容, 酸量明显下降. 由MCM-49前驱体出发合成的MCM-36(B)的比表面积和介孔孔容增加, 小角XRD特征衍射峰强度低于MCM-36(A), 与MCM-49相比酸量下降幅度较小. 在苯与丙烯液相烷基化反应中MCM-36(A)的活性与MCM-22相当, 丙烯的转化率大于99.5%, 异丙苯的选择性比MCM-22提高了7%. MCM-36(B)的反应活性高于MCM-36(A), 而异丙苯的选择性低于MCM-36(A). MCM-36分子筛上苯与丙烯液相烷基化反应活性的提高归因于有效酸性位的增加,异丙苯选择性的提高则主要归因于B酸量的降低.